项目名称: 针对光开关的量子点-聚苯乙烯复合带隙光子晶体新材料的构建

项目编号: No.51303037

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘忍肖

作者单位: 国家纳米科学中心

项目金额: 24万元

中文摘要: 信息技术的高速发展迫切要求全光网络的实现,而光子晶体全光开关是光通讯、光计算等光信息处理领域的重要光子学器件。聚苯乙烯(PS)具有高三阶非线性光学系数,其Opal光子晶体在可见光波段具有光子带隙,在"通过光子带隙迁移实现全光开关"方面有广阔应用前景。但单一PS Opal光子带隙的探测光透过率对比较低,尚不能满足高效全光开关的要求。CdSe/ZnS半导体量子点(QDs)具有高非线性光学特性和快速时间响应,并具有独特的量子限域效应。本项目提出利用CdSe/ZnS QDs的特征带边吸收峰调控PS Opal光子带隙的带边特性,以制备QDs/PS复合光子带隙材料的新思路。QDs/PS复合带隙材料的带边斜率将显著提高,从而实现高探测光透过率,并显著提升光信号响应速率。QDs/PS复合材料的全光开关特性用飞秒泵浦-探测方法检测,用多重散射方法进行理论模拟。并探索QDs/PS复合带隙材料潜在新颖光学性质。

中文关键词: 复合光子带隙;非线性光学;量子点;聚苯乙烯;有机-无机复合

英文摘要: The rapid development of infromation technology urgently requires the realization of all-opticla circuit. The photonic crystals' all-optical switching is a kind of essential photonic devices, which has potential important applications in the field of optical information processing, such as optical communication, optical computing etc. Polystyrene(PS) has a high third-order nonlinear Kerr optical coefficient, the Opal photonic crystals(PCs), constructed by ordered array of submicrometer monodispersed PS colloidal spheres, occupies photonic bandgap in the range of visible light wavelength region, and has broad application prospects in the domain of all-optical swithches realized through the patterns of photonic bandgap migration. However, because of the lower transmittance contrast of detection light, there is a wider gap between Opal PCs constructed by single PS spheres and the ideal state of all-optical switching. Semiconductor quantum dots (QDs) have higher nonlinear optical properties and rapid time response, and unique quantum confinement effect. This project proposesd that the characteristic band-edge absorption peak of QDs can be used to modulate the properties of photonic bandgap' band edge of PS PCs, to significantly increase the side slope of photonic bandgap and the transmittance contrast of detection l

英文关键词: Composite photonic bandgap;Non-linear optics;Quantum dots;PS;Organic-inorganic composite

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